【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动驾驶车辆的全局路径规划，具体涉及一种基于二次转角约束的改进rrt路径规划的研究方法。
技术介绍
1、自动驾驶车辆的路径规划是根据对车辆自身实时周围环境以及驾驶目标位置的部分行为决策，是为自动驾驶车辆提供可行驶的路径区域信息和辅助驾驶的引导过程。自动驾驶车辆的路径规划按照对周围环境掌握的能力不同，可以分为两类，第一类是智能车辆对周围环境信息己经验证的基础上对路径进行规划，所规划的路径为全局路径；第二类是基于传感器信息的基础上对智能车辆的路径进行规划，规划的路径为局部路径。进行全局路径规划的前提是己知智能车辆地图数据库，结合车辆行驶目标位置采用反馈、优化等方式规划可行驶区域和最优路径。根据全局路径规划的原理不同，可以分为可分为基于图搜索的a*算法及其变种算法d*算法等、dijkstra算法等；基于随机采样的算法，如快速随机树算(rapid-exploration random tree，rrt)算法及其变种算法rrt*等、蒙特卡洛随机采样算法等，以及深度学习算法、蚁群算法等智能算法。基于图搜索的算法虽然能够找到比较好的路径，但由于其计算复杂度高，启发函数的设定影响且容易陷入局部最小值状态，且生成的路径存在路径折点问题，往往无法为车辆提供符合转向要求的路径，需要额外的后处理方法平滑离散点，增加了算法的运行速度。基于深度学习算法等智能算法虽然能够很好的获取最优路径，但由于其计算方式复杂，往往求解时间过长，并不一定适合全局路径规划算法。rrt算法是一种随机搜索算法，能够快速的搜索到全局路径，但容易导致节点扩展冗余、搜索方
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于二次转角约束的改进rrt路径规划的研究方法，基于偏置rrt算法的改进以及确保车辆安全行驶的策略，提高自动驾驶车辆行驶路径的平滑性及安全性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于二次转角约束的改进rrt路径规划的研究方法，包括下列步骤：
3、步骤1：基于规划起点和终点对环境地图约束采样剪枝地图空间采样范围；
4、步骤2：基于偏置概率p获取实时随机采样点；
5、步骤3：基于车辆碰撞尺寸以及障碍物碰撞检测更新随机采样点的选择；
6、步骤4：基于随机点进行第一次转向约束获取待扩展节点并更新随机树，获得粗解路径；
7、步骤5：基于离散方法对树节进行二次转角约束并更新树节点，获得符合平滑且符合车辆转向的节点；
8、步骤6：基于b样条曲线拟合离散点路径更新道路曲率平滑性。
9、可选的，在步骤1的执行过程中，当向环境地图中设置起点和终点时，通过起点与终点的位置剪裁固定尺寸的采样点范围，并利用剪裁地图与原始地图之间点关联的方法，标记当前未剪裁的点集合在原始地图的位置，更新后的环境地图作为输出。
10、可选的，基于偏置概率p获取实时随机采样点的过程中，以阈值概率选择随机函数确定随机采样点或规划目标点，使随机树更迅速地找到目标节点，表达式如下：
11、
12、其中，p为偏置概率，pthreshold为阈值概率，rand为随机生成的采样点，xgoal为终点，xsample为最终选取的随机采样点；
13、可选的，步骤3的执行过程，包括下列步骤：
14、步骤3.1：定义车辆尺寸膨胀圆：
15、
16、其中δ为松弛因子，l为车辆长度，b为车辆宽度；
17、步骤3.2：通过对车辆进行尺寸膨胀检测采样点是否会碰撞障碍物，如若检测碰撞到障碍物，进行随机点重采样；
18、定义障碍物检测碰撞检测方法：
19、
20、其中lleft为左边偏置直线，lright为右边偏置直线，flag为碰撞标志位；
21、步骤3.3：将经过障碍物检测后的随机点作为输出，更新作为待扩展节点，否则进行随机点重采样。
22、可选的，步骤4中的转向约束方程表达式如下：
23、
24、其中，(xn,yn)为xnearest的坐标，(xp,yp)为xsample的坐标，(xr,yr)为xsample的坐标xparent，θ为向量与的夹角。
25、可选的，新扩展节点的节点扩展方程表达式如下：
26、xnew＝xnearest+l×[sin(α) cos(α)]
27、其中，xnew为新扩展节点，xnearest为离随机采样点最近的树节点，l为随机采样点和xnearest的欧式距离，α为xnearest与随机采样点的夹角。
28、可选的，在步骤4的执行过程中，将更新后的新节点放进搜索树中，当搜索至目标点时，通过回溯搜索树各个节点，获得满足第一次转向约束阈值的粗解路径，即为车辆无碰撞障碍物且转角符合第一次约束阈值的离散点路径。
29、步骤5中更新树节点的选择表达式如下：
30、
31、其中，式中，i＝(1,2,...n-1)，n为离散点个数，m1,m2分别表示第i点与第i-1点之间的单位向量及第i+1点与第i点之间的单位向量,nj(j＝1,2,...,n)与nk(k＝2n,2n-1,...,n-1)表示离散点的位置信息。
32、可选的，在步骤6中原始路径上在相邻节点处要求连续性，三次b样条曲线在节点矢量处二阶连续的特性满足车辆移动时对速度和加速度连续的要求，b样条曲线函数通过插值、逼近和拟合的方式作用于平滑处理路径规划,从而提高路径平滑性。
33、本专利技术提供了一种基于二次转角约束的改进rrt路径规划的研究方法，通过对偏置rrt算法进行改进，根据规划起始点与终点，基于环境地图的空间约束采样剪枝地图空间采样范围；再基于概率p的偏置采样实时获取随机采样点；接着基于车辆碰撞尺寸以及障碍物碰撞检测更新随机采样点的选择，然后基于随机点进行第一次转向约束获取带扩展节点更新树，获得粗解路径；基于离散方法对树节进行二次转角约束并更新树节点，获得符合平滑且符合车辆转向的节点；最后基于b样条曲线平滑路径更新离散路径。经过拟合调整，本专利技术提高了rrt全局路径规划算法的路径平滑性以及规划速度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.如权利要求1所述的基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，
4.如权利要求3所述的基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，
5.如权利要求4所述的基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，
6.如权利要求5所述的基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，
7.如权利要求6所述的基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，
8.如权利要求7所述的基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，
9.如权利要求8所述的基于二次转角约束的改进RRT路径规划的研究方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于二次转角约束的改进rrt路径规划的研究方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.如权利要求1所述的基于二次转角约束的改进rrt路径规划的研究方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的基于二次转角约束的改进rrt路径规划的研究方法，其特征在于，
4.如权利要求3所述的基于二次转角约束的改进rrt路径规划的研究方法，其特征在于，
5.如权利要求4所述的基于二次转角约束的改...
【专利技术属性】
技术研发人员：景晖，马果，钟国安，鲍家定，徐海军，匡兵，陈虎城，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。